Способ получения сажи

(54) СП (57) 1огии получиспользуеапримерсить улелструкту шерохова резины и оро пролук т Изобре во;ству у имени.) к способом,композицягорелк ге ц ци аль ым ное сопло 3 ной 3300 мм от входного ны одна напр тно г( х "те с црс)цзов ) д ецс метро расс горца со отив прууки бра к цд (.целя реди " ця ( и 1)еяк ые о д чертеже ира сс т оя нопля 3 в цен канал а на рас-.3000 мм о зации .по тор цля е го боков е 0;о; я га и ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГННТ СССР ВТОРСКОМУ СВИ 0") ПО.ТУЧП 1)И ;АЛИретецие отцос ся к техноения сажи печным способом,мой в попмерных компоицияв резине, и позв )ляет повыыун) внешнюю говег)хцостьрность сажи, умецьпить ееость и повсить прочностьи ц полцец сджц, у Ровсырье терлч ски разлагаютдх сгс)рация тоиивд с образовдцием сажегазовых цролуктов при1450-1300 Г, расирял)т поток последних и затем вводят в нег при 800100 Г соединения щелочых металловв количестве 25"957 от общего их количества, остальную часть указанныхсоединений вводят в .ажегазовые продукты при их охлажлеции вопой при200-750 С перед отлелецим сажи, причем общее количество цволмых соединении составляет 0,0)5-0,5007 от массы сырья, Свойства сажи: улельнаяповерхность, м/г: ге( метрцч скдя98-100, адсорби нцаяфснолу)112-117, внешняя 106-117; дбсорбционцдя (по азоту) 1 13-119, йодное число 110-117 мг/г, дбсорбня либутилфталдта 108-111 мл/100 г джи, рНводно суспецзии 7,6-8,), :ольцость0,20-0,237., Показатели резицы: напряжение при 3007. - нол. уллнеции 148159 кгс/см, прочцост при разрыве307-327 кгс/см, 2 з,п, ф-лы, 1 ил.,1 табл. ми 2, сме снтельм 250 мм и ллитояци 200 мм цлд 1 уста.,овлегой лн. радиаль(и ырья, на1 О чц в реактор материальных потоков.Реактор сообщается с контуром подачипродуктов реакции последовательно втеплообменцик-рекуператор 5 холоФ5дильцик-ороситель 6, циклоны 7 дляпредварительного отделения сажи и рукавные фильтры 8 для окончательногоотделения сажи от газообразных продуктов.П р и м е р 1, В камеру 1 горения через тангецциальные горелки 2подают 200 м /ч природного газа и2800 м /ч воздуха с давлением 0,5 кг//см 2 и температурой 200 С. Температу ра образовавшихся при их сгораниипродуктов на входе в сопло 3 1520 С,оС помощью сырьевых Форсунок в сопло3 впрыскивают 700 кг/ч углеводородного сырья при 250 С с индексом корореляции 115, плотностью 1,036 г/см,вязкостью при 50 С 5,2 сСт, щелочоностью 0,012 мг/л. Образовавшиесяв результате термического разложения сырья сажегаэовые продукты посту пают в камеру 4, где их поток расши-ряется, В канал 1 камеры 4 подаютводный раствор гидроокиси натрия сконцентрацией 0,33 мас,Е в количестве 35 г/г, что соответствует 0,12 кг/ч 30гидроокиси натрия или 0,0177 на исходное сырье (68% от общего количества гидроокиси натрия), Через канал111 в камеру 4 подают воду с помощьюмеханической Форсунки для предваги 35тельного охлаждения сажегазовых про-.дуктов, Расход воды лимитируетсязаданной температурой 1100 С, измеряемой с помощью пирометра, установленного в канале 111. В канале 1 Чустановлена механическая форснка,через которую в камеру 4 подаетсявода с гидроокисью натрия в количестве 0,057 кг/ч, что составляет 0,0087. на исходное сырье или 327.от общего количества гидроокисинатрия. Общее количество соединениящелочного металла составляет 0,0257от массы сырья. Количество воды навыходе иэ камеры 4 лимитируетсязаданной температурой 600 С. Далее сажегазовые продукты охлаждаютсяв теплообмеццике-рекуператоре 5 ихолодильнике-оросителе 6. После ох"лаждения сажу отделяют от газообразных продуктов в циклонах 7 и Фильт.рах 8, уплотняют в мешалке-уплотнителе, гранулируют мокрым способом,сушат в сушильном барабане и упаковываот,Данные по свойствам сажи и получаемой из нее резицы приведены в таблице (опыт 5)П р и м е р 2. Условия примера 1(опыт 5) повторяют, цо изменяют температуру предварительного охлаждениясажегазовых продуктов (опыты 6-10).П р и м е р 3. Условия опыта 5повторяют, но при дополнительномвведении гидроокиси натрия изменяют температуру сажегазовых продуктов (опыты 11-16).П р и м е р 4. Условия опыта 5повторяют, но изменяют общее количество гидроокиси натрия (опыты 1722),П р и м е р 5. Условия опыта 5повторяют, но изменяют количествогидроокиси натрия, вводимое допол-нительно (опыты 23-28),П р и м е р б. Условия опыта 5повторяют, цо применяют различныесоединения щелочных металлов: гидроскись калия (КОН) - опыт 29, азотнокислый калий (КМО) - опыт 30, углекислый калий (К СОэ) - опыт 31,азотцокисль.й натрий ИаИО - опыт 32.П р и м е р 7 (цзвестный). В камеру 1 горения через тангенциальныегорелки 2 подают 200 м /ч природногогаза и 2800 мэ /ч воздуха с давлением 0,5 кг/см, температурой 200 С,Температура образовавшегося продукта горения 1520 С. С помощью сырьевых Форсунок в сопло 3 впрыскивают700 кг/ч углеводородного сырья при250 С с индексом корреляции 115,оплотностью 1,036 г/см, вязкостью прио50 С 5,2 сСт, щелочностью 0,02 мг/л.В сажегазовые продукты через канал 0подают гидроокись натрия в количестве 0,177 кг/ч, что соответствует0,0257. от количества исходного сырья,поток расширяют, дают выдержку сажегазовым продуктом (путь сажегазовыхпродуктов после расширения 3000 ммдо канала 4), через канал 17 с помощью механической Форсунки охлаждаютсажегазовые продукты водой до 600 С,далее продолжают охлаждение, Фильтруют, уплотняют, гранулируют и сушат сажу по примеру 1 (опыт 1),Условия опыта повторяют, изменяя общее количество гидроокиси натрия (опыты 2-4).Данные по выходу сажи и ее Физико-химическим характеристикам приведены в таблицеОптимальным колцче, тводополнительно вводимых соединении щелочных металлов н сажегазоные продукты при цх охлаждении яв.ляется 5-75% от общего количества соединений (опыты 5, 24-27). Введе: ие ополцдтельцо ниже 5% от общего количест а соединений сцижесажи и Увещелочцых металлов приводит к нию качественных пока ате.ей резин на е осн ве (оььт 23), лцчецие ко ццестна дополццтел введенного с:оедц. ец; нызе 75 общего количества прцнолцт к ьцого55от получению сажи, це отспаюпейся от известной (опыт 29),Полученные образцы саж испытывают в качестве наполццтепя н стандартцых резиновых смесях на основесицтетцческого каучук СЮ:-31 АРК,мас.ч.Каучук С 1 ЛСАРК 100Стеарин 5Окись цинка 5Альтакс 10Сера 2С аж 50Смесь нупкаццзуют н 2-миллиметровых пластинках ц опредс,цяют условное напряжение при 300%-цом уггцновниц, условную пропцость - прц разрыве,Данные по свойствам получас ых резин приведены н таблице,Как следует цз дацц,х таблицы, оптимальным общим ,о.пгестном вводмогосоединения щелочного металла составляет 0,005-0,50% к количеству цсхсдного сырья, (опыты 5, 18, 19, 20 и 21).Применение соединения щелочного металла н количествах ниже О,005% приводит к получениь сажи, практическине отличающейся от сажи, получеццсйпо известному способу (опыт 17, 1-4)Увеличение общего количества сое инения щелочного металла н.ше 0,500%приводит к увеличению р 11 сажевойсуспецзии, зольности, падению показателей резин (опыт 22). Лаццые рентгеноструктурного анализа сажи пока 35зывают резкое унеличе;ие областикогерентцого рассеивания , т.е.уменьшение упорядоченности микроструктурь сажевой частицы го определенного количественного ",редела щелочного металла (в данном случаеколичество гидроокиси натрия равно0,5%)Оптимальной температурой предварительного охлакдеция сажегазоных продуктов после введения соединений щелочных металлов является 600-1400 С (опыты 5, 7-9).Для данного интервала температур характерно наличие экстремальн. го значения эдотермической реакции взаимодействия сажи .с соединениями щелочных металловДобавление в этовремя в сажегазоные продукты соединений щелочных мегаллов приводит к их дцдфузцц ца поверхность сажи и прева лиронанию эндотермических реакций. При температурх выше 1400 С сажа поо свойствам це отличается от известной (опт 6). Уменьшение температурыониже 800 С также це улучшает свойства сажи (оп.т 1 О),Из опыгных данных, приведенных в таблице, также следует, что дополнительое гведецие соединений щелочных металлсв при дальнейшем охлаждении сажегазовых продуктов также приводит к поожительцому результату (опыты 12-15), Для данного интервала температур характерно протекание экзотермической рекпц взаимодействияпаж с соединениями щелочных металлов. Прц темпс ратура . ниже 200 и выше 750"С экзотерми:еской реакции соединений щело;:гых м таоо с сажейце гроцсходит ц сажа по свойствам не огличается от известной (опыты 11 и 16),Влияние других соединении щелочцьх металлов на свойства и выход сажи аналогично влиянию гидроокиси натрия (опыты 29-32),Таким образом, предлагаемый способ получения сажи позволяет снизить величину шероховатости сажи,сделать ее более гладкой, повыситьвнешнюю и понизить адсорбционную поверхность, повысит структурность сажи, а также ее усисиваю.е свойства на 12-15% по прочности и на 10- 12% - по ьодулю,формула и з о б р е т е н и я1. Способ получения сажи, нключающи сжигание топлива с воздухом, подачу углеводородного сырья в продукты горения топлива, термическое разложение углеводородного сырья с образованием сажегазовых продуктов со,температурой 1450-1800 С, введениев сажегазовые продукты соединений щелочных металлов, расширение потокасажегазовых продуктов с последующимохлаждением и отделением из них сажи, 5о т л и ч а ю щ и й, с я тем, что,с целью повышения удельной внешнейповерхности и структурности сажи,уменьшения ее шероховатости и повышения прочности резины при наполнении 1 Осажей, соединения щелочных металловвводят в поток сажегазовых продуктовпосле его расширения при 800-1400 Са перед отделением сажи в сажегазовые продукты при их охлаждении при 151 200-750 С дополнительно вводят соединения щелочных металлов в количестве 5-157. от общего количества вво" димых соединений щелочных металлов,2. Способ по п. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что общее количество соединений металлов составляет 0,005-0,5002 от массы сырья,3, Способ по п. 1, о т л и ч а - ю щ и й с я тем, что соединения щелочных металлов вводят в сажегазовые продукты при охлаждении их водой.9 1623999 оло 444ф ло Э 1 м л О 4о 8 а 1 1 о 4 еЪ еаЕ ифле э о м 44 1 1 о 44 4 Ч о о ф фО фЕО 4 МВ О ф л 8 О 4 фе41Ю еО о ч о о441 4 а и 8 -о ч Р м 41 о 441 4 Ч о о ф е 4 Ъ44 о о о ч ч 44 о о 4 Ч фе 44юЛ о о м м о о О н фЧо о о ф 4 е Л то а м Ю о о ма 4 фф е Ю о Ф и 4 Ч о о иее4Ч 1 ев Ол е О 4 Ч Л ,Еа 1 Ю фиЮ Ю ч 4 4 Ч о о офе4фо о 1 1 Е 4 я оф Я В ф У ЦЛ 4 е 1 1 Оца аква о ак к 4 О а 3 ц 3 4 е о К 14 ыооц еВ 44 э Р е о о ь О 44 В О В Я В 1Ф у еО В ы юЦ 1ок с 5ол эО 4 О 1 У 44 оцц 5 эк ххо Ы В ц ы ц о Э кы Йов эао Е В В кыас о ь о Ыацы е ц аэ ав и оэср оза 5 ы О 4 й В В Е С В И Яо с . а э- Э К ее фл з а я вас о в кватВ Р з о о цык еакВ ц э к э о вы в ЦВОКВ эо оою ВЮ аыО.уФоеацс.Р у эф ВВОзсадаэаоеоыкццкс цээККЕКО41 ВЭЫКВ Ь В О КО ЭР О Оц Воаы 14 Оф ООВ Вьоад ВцььаВ О ада оцйэ ц к в йкВ о ос Вью ц Зэк ыакэ о оцы 55 Вф ф 1 О о Ю 41 Ю 4 ч12 Е О 4 Ч О вФО о еФм Ффй ев ло О о м Ф Ф СЧ елоо СЧ ОЕ 4 Ч вл о фф о 44 о м о еол Ев м е4 в ф 1 л Ц Ц Ь )1 л о о м м олмаод ем йЬ Ц 6 4 П 10 ф 4 Ч е вл о ьо 3 В Цгч о о о е аксОс сэ СЧ олоо елсчи сч о ф гчл ои о сгсо оо фо о о ф гс и оФ ЮМ и л со о ои-фо о с и г 4 чс и ъ и фии оф Я э ф а цла эо эа хэ ацэ э У э ц Х к ц ф э э а 6 р э о а цэо.55 В 1 ц ц э о цк о м к а о ц о э э эссо л веээо со ц ись э цй ЦЯМ э н 3 с 1623999 Осг счф ог й ь эцооэнй5 - эЙ эляа эоаоэсгэоеэаоо ао4 Э5 асов1625999 ТоплцдоКорректор Л цатай (. с гани гель Л. РоманцеваГо к Ре Л 11, Н 13.икРелактор .1.1. трона Закан 16 Н Тираэ ЛоЛиисиое ВЮ 1 ИПИ Ги ., р, дс нндл н митс та ио и обретениям и откритиям ири ГКНТ С:СР) 1., 11 окна, К-.1, Раушская наб., л, 4/5 Лр и 1 ноп .т н,"л,н 1 ь н,. Ичтенг, л. Ужг р и, ул, Гдт арин, 101ф